[发明专利]一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法

权利要求书

1.一种基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法，其特征在于：函数发生器(1)产生啁啾信号并调制激光器(2)使其发出光强啁啾调制的激光束，经过透反镜(3)、全反镜(4)、和聚焦透镜(5)后激励待测金属样品(6)的前表面并在其中产生光声信号，该光声信号被耦合在样品后表面的压电换能器(7)探测；经透反镜(3)分束的一小部分光被光电探测器(8)接收，实现对激励光强时域特征的实时监测；数据采集卡(9)将光声信号和激励光强时域信号采集并传送至计算机(10)；计算机(10)根据实时监测的激励光强信号，并结合不同热扩散率所对应的频域光声传递函数，产生一系列参考信号；将这些参考信号分别与测得的光声信号做相关运算，其中相关峰值最高的那个参考信号即为匹配滤波器，所对应的热扩散率即为测量值；

函数发生器(1)所产生的啁啾调制信号的起始与截止频率均为低频，即满足弹性力学的准稳态近似f＜＜c/L，其中f为所产生的声波的频率，c为待测样品中的声速，L为样品尺寸；啁啾信号的时间带宽积应为整数，即啁啾起始频率与截止频率之差与啁啾时长的乘积为整数；压电换能器(7)的厚度应远小于样品的厚度，使得其对样品振动的影响可以忽略；数据采集卡(9)的采样频率应远高于啁啾截止频率；计算机(10)产生一系列参考信号的具体算法是，先对实时监测到的激励光强时域信号进行傅立叶变换，再将之与不同热扩散率所对应的频域光声传递函数相乘，然后将复向量归一化，使其二范数为1；匹配滤波热扩散率反演具体算法是，计算机(10)产生的一系列参考信号分别与测得的光声信号做相关运算，找到相关峰值最高的那个参考信号也就是找到了匹配滤波器，所对应的热扩散率即为测量值，并且此时的信噪比最大。

2.根据权利要求1所述的基于光声信号匹配滤波的金属材料热扩散率测量方法，其特征在于：激光器(2)应为可实现光强模拟调制的连续激光器，其输出的光强与调制电信号之间应具备良好的线性度。